altered functional connectivity of the basal nucleus of meynert in mild cognitive impairment: a resting-state fmri study

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2017
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Abstract
Background: Cholinergic dysfunction plays an important role in mild cognitive impairment (MCI). The basal nucleus of Meynert (BNM) provides the main source of cortical cholinergic innervation. Previous studies have characterized structural changes of the cholinergic basal forebrain in individuals at risk of developing Alzheimer’s disease (AD). However, whether and how functional connectivity of the BNM (BNM-FC) is altered in MCI remains unknown.Objective: The aim of this study was to identify alterations in BNM-FC in individuals with MCI as compared to healthy controls (HCs), and to examine the relationship between these alterations with neuropsychological measures in individuals with MCI.Method: One-hundred-and-one MCI patients and 103 HCs underwent resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI). Imaging data were processed with SPM8 and CONN software. BNM-FC was examined via correlation in low frequency fMRI signal fluctuations between the BNM and all other brain voxels. Group differences were examined with a covariance analysis with age, gender, education level, mean framewise displacement (FD) and global correlation (GCOR) as nuisance covariates. Pearson’s correlation was conducted to evaluate the relationship between the BNM-FC and clinical assessments.Result: Compared with HCs, individuals with MCI showed significantly decreased BNM-FC in the left insula extending into claustrum (insula/claustrum). Furthermore, greater decrease in BNM-FC with insula/claustrum was associated with more severe impairment in immediate recall during Auditory Verbal Learning Test (AVLT) in MCI patients.Conclusion: MCI is associated with changes in BNM-FC to the insula/claustrum in relation to cognitive impairments. These new findings may advance research of the cholinergic bases of cognitive dysfunction during healthy aging and in individuals at risk of developing AD.
Contexte : Le dysfonctionnement cholinergique joue un rôle important dans le trouble cognitif léger (TCL). Le noyau basal de Meynert (NBM) constitue la principale source d'innervation cholinergique corticale. Des études antérieures ont caractérisé les altérations structurales du prosencéphale basal cholinergique chez les individus à risque de développer la maladie d'Alzheimer (MA). Cependant, la question de savoir si et comment la connectivité fonctionnelle du NBM (CF-NBM) est altérée dans le TCL demeure inconnue. Objectif : L'objectif de cette étude était d'identifier les altérations de la CF-NBM chez les individus atteints de TCL par rapport à des témoins sains (TS), et d'examiner la relation entre ces altérations et les mesures neuropsychologiques chez les personnes présentant un TCL. Méthode : Cent un patients atteints de TCL et 103 TS ont bénéficié d'une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle à l'état de repos (IRMf-repos). Les données d'imagerie ont été traitées à l'aide des logiciels SPM8 et CONN. La CF-NBM a été examinée par le biais de la corrélation des fluctuations de basse fréquence du signal IRMf entre le NBM et l'ensemble des autres voxels cérébraux. Les différences intergroupes ont été analysées au moyen d'une analyse de covariance intégrant l'âge, le sexe, le niveau d'éducation, le déplacement moyen entre images (FD, pour *framewise displacement*) et la corrélation globale (GCOR) en tant que covariables de nuisance. Une analyse de corrélation de Pearson a été réalisée afin d'évaluer la relation entre la CF-NBM et les évaluations cliniques. Résultats : Par rapport aux TS, les individus atteints de TCL présentaient une diminution significative de la CF-NBM au niveau de l'insula gauche s'étendant jusqu'au claustrum (insula/claustrum). De plus, une réduction plus marquée de la CF-NBM avec l'insula/claustrum était associée à une altération plus sévère du rappel immédiat lors du test d'apprentissage auditivo-verbal (AVLT) chez les patients atteints de TCL. Conclusion : Le TCL est associé à des modifications de la CF-NBM vers l'insula/claustrum en lien avec les déficits cognitifs. Ces nouvelles données pourraient faire progresser la recherche sur les bases cholinergiques du dysfonctionnement cognitif au cours du vieillissement sain et chez les individus à risque de développer la MA.
Reference Key
li2017frontiersaltered Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors ;Hui Li;Hui Li;Xiuqin Jia;Xiuqin Jia;Zhigang Qi;Zhigang Qi;Xiang Fan;Tian Ma;Hong Ni;Chiang-shan R. Li;Chiang-shan R. Li;Chiang-shan R. Li;Kuncheng Li;Kuncheng Li
Journal Frontiers in chemistry
Year 2017
DOI
10.3389/fnagi.2017.00127
URL
http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fnagi.2017.00127/full
Keywords
mild cognitive impairment neuropsychiatry biological psychiatry functional connectivityneurosciences cholinergic bases

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